[發明專利]一種雙波段單光子三維探測系統

有效

• 申請號: 202011594179.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112817008B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 余徽;杜衛超;肖恒兵;王晨晟;張智杰
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01S17/894
• 分類號: G01S17/894
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

本發明涉及光電探測技術領域，特別涉及一種雙波段單光子三維探測系統，包括：激光發射組、雙光楔掃描組、卡式望遠組、偏振片、第一分光鏡、寬視場532nm波段單光子接收組、第二分光鏡、窄視場532nm單光子接收組及控制器。本發明提供的雙波段單光子三維探測系統，所采用的雙光楔掃描組可將所述激光束入射在掃描對象上，以及獲取掃描對象反射的回波光信號并入射在卡式望遠組上，采用激光收發共孔徑方案，可以采用一個掃描系統就可以實現激光發射和接收同步掃描，使系統結構的更加緊湊、可靠性高。此外，本發明提供的雙波段單光子三維探測系統，系統具有532nm波段和1064nm波段的探測能力，可以同時實現水下探測和陸地探測，能夠實現高精度三維重構。

技術領域

本發明涉及光電探測技術領域，特別涉及一種雙波段單光子三維探測系統。

背景技術

海底地形的獲取是海洋基礎測繪的核心內容之一，對于經濟建設、海洋權益維護、國防與科學建設具有十分重要的意義。激光雷達測深是一種先進的海底地形探測技術，是目前最重要的海洋測繪技術之一。它具有高精度、高分辨率、靈活機動、快速高效和全覆蓋的測深特點。

藍綠單波段機載激光測深系統由于缺少紅外波段，單波段機載激光測深系統只能依賴藍綠波段激光去獲取水面高程。當水深非常淺時，不易從混合波形中檢測出水面和水底反射信號，嚴重影響水深測量的精度。因此，主流的機載激光測深系統大多采用藍綠/紅外雙波段激光配置，其中藍綠波段激光主要用于獲取水底地形信息，紅外激光基本不能穿透水體而只用于提取水面高程。使用雙波長方案，則既可以發揮1064nm波段激光在探測水表時的優勢，又可以充分利用其土壤和植被反射率比532nm波段更大的優勢。

雙波長工作方案，雖然取得了不錯的效果，但隨之而來的是系統的復雜度陡然上升。由于雙波段、大功率激光發射器和多通道、高靈敏度信號接收裝置的采用造成了更加復雜的光機結構，進而增加系統的體積重量，這在在很大程度上限制了雙波段機載激光測深技術在機載平臺上的大規模推廣。此外，通常激光雷達的空間分辨率較低，不利于高精度的三維重構。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的藍綠/紅外雙波段激光設備結構復雜、不能實現高精度三維重構的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種雙波段單光子三維探測系統，包括：

-激光發射組，用于發出激光束；

-雙光楔掃描組，用于將所述激光束入射在掃描對象上；以及獲取掃描對象反射的回波光信號；

-卡式望遠組，用于將雙光楔掃描組反射的回波光信號匯聚；

-偏振片，用于接收從所述卡式望遠組出射的回波光信號并進行偏振；

-第一分光鏡，用于接收從所述偏振片出射的回波光信號，其中一部分532nm的回波光信號被反射后射出，另一部分回波光信號透射后射出；

-寬視場532nm波段單光子接收組，用于接收從所述第一分光鏡透射的532nm的回波光信號；

-第二分光鏡，用于接收從所述第一分光鏡反射的回波光信號，其中一部分532nm的回波光信號被反射后射出，另一部分1064nm的回波光信號被透射后射出；

-窄視場532nm單光子接收組，用于接收從所述第二分光鏡反射的532nm回波光信號；

-窄視場1064nm單光子接收組，用于接收從所述第二分光鏡透射的1064nm回波光信號；

-控制器，與所述寬視場532nm波段單光子接收組、窄視場532nm單光子接收組、窄視場1064nm單光子接收組及所述雙光楔掃描組電性連接。

進一步的，還包括：